JPH09111334A

JPH09111334A - 連続加熱炉における蓄熱式バーナの燃焼システム

Info

Publication number: JPH09111334A
Application number: JP7266981A
Authority: JP
Inventors: Kiyokazu Nagai; 精和永井; Susumu Takasaki; 進高崎; Masaki Nomura; 正喜野村
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 1995-10-16
Filing date: 1995-10-16
Publication date: 1997-04-28
Anticipated expiration: 2015-10-16
Also published as: JP2777095B2

Abstract

(57)【要約】【課題】蓄熱式バーナを用いた連続加熱炉であって、
操炉条件に応じて適切な材料加熱状態が得られる切替燃
焼システムを提供する。【解決手段】連続加熱炉１において、所定の炉内温度
を得るに必要な燃焼制御を行うために一定の制御信号を
出力する第１制御部１００と、操炉条件に応じて、一方
の炉壁１０の蓄熱式バーナ１１等とこれに対向する他方
の炉壁２０の蓄熱式バーナ２１等とを組み合わせて複数
のペアを構成するか、又はそれぞれの炉壁１０、２０の
蓄熱式バーナ１１、１２等を組み合わせて複数のペアを
構成し、第１制御部１００から制御信号に基づいてそれ
ぞれのペアの蓄熱式バーナを交互に燃焼状態と熱回収状
態とに切り替える第２制御部２００とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の蓄熱式バー
ナを操炉条件に応じて適切な材料加熱状態が得られるよ
う運転する連続加熱炉における蓄熱式バーナの燃焼シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、連続加熱炉では操炉条件に応
じて様々な温度管理が行われている。例えば、長尺材料
を炉幅方向に平行な状態を保ちながら搬送加熱する場
合、炉内温度を全炉幅方向に均一に保ち、この長尺材料
を一様に加熱するように温度が管理される。逆に、同様
な搬送方法で短尺材料を加熱する場合、これら短尺材料
が搬送される領域の温度を均一に保ち、材料が存在しな
い領域では材料の温度分布が最適に維持できる範囲で低
く管理される。また、炉内温度を炉幅方向に順次差をつ
けて材料を傾斜加熱する場合もある。

【０００３】一方、蓄熱器とバーナから構成される２台
の蓄熱式バーナを１ペアとし、一方の蓄熱式バーナで燃
料を燃焼しながら他方の蓄熱式バーナで燃焼排ガスを吸
引して廃熱を回収する状態と、他方の蓄熱式バーナで燃
料を燃焼して一方の蓄熱式バーナで廃熱を回収する状態
とに交互に切り替え、回収された廃熱を用いて燃焼用空
気を加熱する燃焼システムが提案されている。

【０００４】この燃焼システムでは、ペアを構成する２
台の蓄熱式バーナを同一燃焼条件に設定し、蓄熱器のオ
ーバーヒートを防止する必要がある。また、ペアを構成
する２台の蓄熱式バーナを配置する方法として、それぞ
れのバーナを相対向する炉壁に対向して取り付ける方法
（対向ペア方式）と、一方の炉壁に隣接して取り付ける
方法（隣接ペア方式）がある。

【０００５】図１を参照して対向ペア方式について説明
する。この図において、１は炉、１０、２０は材料の移
動方向（炉長方向）に延びる炉壁を示す。１１〜１６、
２１〜２６は蓄熱式バーナで、点線で囲った対向する蓄
熱式バーナ１１と２１、１２と２２、…、１６と２６が
それぞれペアを構成している。操炉時の所定時間帯で
は、図示するように、蓄熱式バーナ１１、１３、１５
と、これらに隣接する蓄熱式バーナ１２、１４、１６と
ペアを構成する蓄熱式バーナ２２、２４、２６が燃焼状
態に保たれ、その他の蓄熱式バーナ１２、１４、１６、
２１、２３、２５が熱回収状態に保たれる。また、次の
所定時間帯、蓄熱式バーナ１１、１３、１５、２２、２
４、２６が熱回収状態に保たれ、その他の蓄熱式バーナ
１２、１４、１６、２１、２３、２５が燃焼状態に保た
れる。そして、これらの状態が所定時間ごとに繰り返さ
れる。

【０００６】この対向ペア方式は、炉内ガスが炉幅方向
に効率よく撹拌されるので、図２に示すように、炉内温
度が炉幅方向に均一に保たれるという利点がある。ま
た、それぞれの蓄熱式バーナを燃焼状態から熱回収状態
又は熱回収状態から燃焼状態に切り替える場合、例え
ば、最初に蓄熱式バーナ１１と２１を切り替え、次に蓄
熱式バーナ１２と２２…というように、ペアごとに順次
切り替えられる。したがって、図３に示すように、例え
ば蓄熱式バーナ１３と２３を切り替える瞬間に対向する
蓄熱式バーナ１３と２３の火炎が干渉して中央部分が高
温となるということがなく、材料加熱の均一性が保たれ
る。

【０００７】次に、図４を参照して隣接ペア方式を説明
する。この隣接ペア方式では、同一炉壁１０、２０上で
隣接する点線で囲った蓄熱式バーナ１１と１２、１３と
１４、１５と１６、２１と２２、２３と２４、２５と２
６がそれぞれペアを構成する。操炉時の所定時間帯で
は、図示するように、蓄熱式バーナ１１、１３、１５、
２２、２４、２６が燃焼状態に保たれ、残りの蓄熱式バ
ーナ１２、１４、１６、２１、２３、２５が熱回収状態
に保たれる。次の所定時間帯では、蓄熱式バーナ１１、
１３、１５、２２、２４、２６が熱回収状態に保たれ、
残りの蓄熱式バーナ１２、１４、１６、２１、２３、２
５が燃焼状態に保たれる。そして、これらの状態が所定
時間ごとに繰り返される。

【０００８】しかしながら、隣接ペア方式は、図５に示
すように、燃焼状態から熱回収状態又はその逆に状態を
切り替える場合、ペアを構成する蓄熱式バーナ１１と１
２、２１と２２、１２と１４、２３と３４、１５と１
６、２５と２６の順番で切り替えられるため、ある瞬間
に対向する蓄熱式バーナの火炎が干渉し、局部的に高温
状態となる危険がある。これに対して、図６、７に示す
ように、隣接ペア方式は、それぞれの炉壁１０、２０に
配置された蓄熱式バーナの燃焼条件を違えることによっ
て炉内温度に変化を持たせることができるので、短尺材
料の加熱や傾斜加熱に適している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、蓄
熱式バーナを用いた連続加熱炉であって、操炉条件に応
じて適切な材料加熱状態が得られる切替燃焼システムを
提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、材料搬送方向に沿った左右
の側壁にそれぞれ偶数の蓄熱式バーナを設けた連続加熱
炉において、所定の炉内温度を得るに必要な燃焼制御を
行うために一定の制御信号を出力する第１制御部と、操
炉条件に応じて、一方の炉壁の蓄熱式バーナとこれに対
向する他方の炉壁の蓄熱式バーナとを組み合わせて複数
のペアを構成するか、又はそれぞれの炉壁の蓄熱式バー
ナ同士を組み合わせて複数のペアを構成し、上記第１制
御部からの制御信号に基づいてそれぞれのペアの蓄熱式
バーナを交互に燃焼状態と熱回収状態とに切り替える第
２制御部とを設けたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本考案の一つの実施の形態
を添付図面を参照して説明する。図８において、連続加
熱炉１の材料搬送方向に沿った一方の炉壁１０には６台
の蓄熱式バーナ１１、１２、１３、１４、１５、１６が
所定の間隔を置いて設けてある。炉壁１０に対向する炉
壁２０には、蓄熱式バーナ１１、１２、１３、１４、１
５、１６に対向して蓄熱式バーナ２１、２２、２３、２
４、２５、２６が設けてある。なお、相対向する蓄熱式
バーナは必ずしも真正面で対向するとは限らず、炉によ
っては若干位置がずれている場合もある。これらの蓄熱
式バーナ１１等はその内部において燃焼用空気の流路と
排ガス流路を共有しており、この流路中に蓄熱媒体（図
示せず）が配置されている。したがって、排ガスを吸引
することにより蓄熱媒体に廃熱を回収し、この回収され
た廃熱を燃焼空気の予熱に利用できる。

【００１２】炉壁１０に設けた蓄熱式バーナ１１は、燃
料切替弁１１１、空気切替弁２１１、排ガス切替弁３１
１を介して、それぞれ燃料供給管３１、空気供給管４
１、排ガス排出管５１に接続されている。さらに、これ
らの燃料供給管３１、空気供給管４１、排ガス排出管５
１にはそれぞれ燃料制御弁３３、空気制御弁４３、排ガ
ス制御弁５３が設けてあり、例えば後述する第１制御部
又は第２制御部若しくはその他の制御部からの信号によ
って開度調整できるようになっている。その他の炉壁１
０に設けた蓄熱式バーナ１２〜１６も、蓄熱式バーナ１
１と同様に燃料制御弁、空気制御弁、排ガス制御弁を介
してそれぞれ燃料供給管３１、空気供給管４１、排ガス
排出管５１に接続されている。なお、蓄熱式バーナ１
２、１３、１４、１５、１６に付設された燃料切替弁、
空気切替弁、排ガス切替弁は、各蓄熱式バーナの符号に
それぞれ“１００”、“２００”、“３００”を加えた
符号で表示してある。

【００１３】同様に、炉壁２０に設けた蓄熱式バーナ２
１、２２、２３、２４、２５、２６はそれぞれ燃料制御
弁、空気制御弁、排ガス制御弁を介して燃料供給管３
２、空気供給管４２、排ガス排出管５２に接続されてい
る。これらの燃料供給管３２、空気供給管４２、排ガス
排出管５２にはそれぞれ燃料制御弁３４、空気制御弁４
４、排ガス制御弁５４が設けてあり、例えば後述する第
１制御部又は第２制御部若しくはその他の制御部からの
信号によって開度調整できるようになっている。なお、
各蓄熱式バーナ２１、２２、２３、２４、２５、２６に
付設された燃料切替弁、空気切替弁、排ガス切替弁は、
各蓄熱式バーナの符号にそれぞれ“１００”、“２０
０”、“３００”を加えた符号で表示してある。

【００１４】図９は本発明に係る切替燃焼システムの制
御回路を示す。ここで、第１制御部１００は信号出力部
１０１Ａ、１０１Ｂ、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０３Ａ、
１０３Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂ、１０５Ａ、１０５Ｂ、
１０６Ａ、１０６Ｂを備えており、操炉時、これらの信
号出力部１０１Ａ等は炉内温度を目的とする温度に維持
する燃焼制御を行うために一定のタイミングで燃料制御
信号、空気制御信号、排ガス制御信号を出力する。第２
制御部２００は、第１制御部１００の信号出力部１０１
Ａ〜１０６Ｂに接続された信号入力部２０１Ａ、２０１
Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂ、２０３Ａ、２０３Ｂ、２０４
Ａ、２０４Ｂ、２０５Ａ、２０５Ｂ、２０６Ａ、２０６
Ｂと、それぞれの蓄熱式バーナ１１〜２６の各燃料切替
弁、空気切替弁、排ガス切替弁に対して制御信号を出力
する信号出力部１１０、２１０、１２０、２２０、１３
０、２３０、１４０、２４０、１５０、２５０、１６
０、２６０（図１０、１１参照）を備えている。また、
第２制御部２００は、操炉条件、すなわち炉１を対向ペ
ア方式で操業するか隣接ペア方式で操業するかによっ
て、信号入力部２０１Ａ〜２０６Ｂと信号出力部１１０
〜２６０との結線状態を切り替えるようになっている。

【００１５】結線切替について図１０、１１を参照して
説明する。対向ペア方式の場合、図１０に示すように、
対向する蓄熱式バーナ１１と２１、１２と２２、１３と
２３、１４と２４、１５と２５、１６と２６がペアを構
成する。そして、第２制御部２００の信号入力部２０１
Ａ、２０１Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂ、２０３Ａ、２０３
Ｂ、２０４Ａ、２０４Ｂ、２０５Ａ、２０５Ｂ、２０６
Ａ、２０６Ｂが、信号出力部１１０、２１０、２２０、
１２０、１３０、２３０、２４０、１４０、１５０、２
５０、２６０、１６０にそれぞれ接続される。

【００１６】隣接ペア方式の場合、図１１に示すよう
に、隣接する蓄熱式バーナ１１と１２、２１と２２、１
３と１４、２３と２４、１５と１６、２５と２６がペア
を構成する。そして、第２制御部２００では、信号入力
部２０１Ａ、２０１Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂ、２０３
Ａ、２０３Ｂ、２０４Ａ、２０４Ｂ、２０５Ａ、２０５
Ｂ、２０６Ａ、２０６Ｂが、信号出力部１１０、１２
０、２２０、２１０、１３０、１４０、２４０、２３
０、１５０、１６０、２６０、２５０にそれぞれ接続さ
れる。なお、対向ペア方式と隣接ペア方式が選択されて
いるときの結線状態の一部を図９においてそれぞれ直線
矢印と点線矢印で示してある。

【００１７】対向ペア方式の操炉状態について説明す
る。対向ペア方式が選択されると、燃料制御弁３３と３
４、空気制御弁４３と４４、排ガス制御弁５３と５４が
それぞれ同一流量になる開度に設定される。また、第２
制御部２００の内部では、信号出力部２０１Ａ等と信号
出力部１１０等が図１０に示すように結線され、第１制
御部１００から出力された切替弁制御信号によってそれ
ぞれの蓄熱式バーナ１１等が制御される。

【００１８】具体的には、図１に示すように、所定時間
帯に、蓄熱式バーナ１１、１３、１５、２２、２４、２
６に燃料と燃焼用空気を供給して燃焼を行い、蓄熱式バ
ーナ１２、１４、１６、２１、２３、２５から炉内の排
ガスを吸引して廃熱をそれらの蓄熱器に回収する。次の
所定時間帯では、蓄熱式バーナ１２、１４、１６、２
１、２３、２５が燃焼状態に切り替えられ、蓄熱器を通
り予熱された燃焼用空気によって燃料が燃焼され、蓄熱
式バーナ１１、１３、１５、２２、２４、２６から排ガ
スを吸引して廃熱をそれらの蓄熱器に回収して次回の燃
焼時に燃焼用空気の予熱に利用する。そして、上記燃焼
状態と熱回収状態がそれぞれの蓄熱式バーナについて繰
り返される。なお、対向する蓄熱式バーナ１１と２１等
の燃焼量が等しく、炉内温度はほぼ一様に保たれ、一点
鎖線で示す幅の長尺材料は均一に加熱される。

【００１９】図６に示すように、隣接ペア方式を用い
て、炉壁１０に設けた蓄熱式バーナ１１等では大きな火
炎を形成し、対向する炉壁２０に設けた蓄熱式バーナ２
１等では小さな火炎を形成する操炉状態について説明す
る。隣接ペア方式が選択されると、制御弁３４、４４、
５４の開度が制御弁３３、４３、５３のそれよりも小さ
な状態で開き、蓄熱式バーナ２１〜２６に供給される燃
料と燃焼用空気の量及び排出する排ガス量が、蓄熱式バ
ーナ１１〜１６のそれよりも低く抑えられる。第２制御
部２００の内部では、信号出力部２０１Ａ等と信号出力
部１１０等とが図１１に示すように結線される。

【００２０】これにより、所定時間、蓄熱式バーナ１
１、１３、１５、２２、２４、２６に燃料と燃焼用空気
を供給して燃焼を行い、蓄熱式バーナ１２、１４、１
６、２１、２３、２５からは炉内の排ガスを吸引して廃
熱をそれらの蓄熱器に回収する。また、上述のように蓄
熱式バーナ２２、２４、２６に供給される燃料、燃焼用
空気の量は蓄熱式バーナ１１、１３、１５に供給される
それよりも少ないので、図示するように蓄熱式バーナ２
２、２４、２６では小さな火炎が形成される。したがっ
て、一点鎖線で示す幅の短尺材を加熱する場合、材料は
蓄熱式バーナ１１、１３、１５で形成される火炎によっ
て加熱されるとともに、対向する蓄熱式バーナ２２、２
３、２５で形成される火炎によって材料上の温度がほぼ
均一に保たれる。また、蓄熱式バーナ１２、１４、１６
では高温域の排ガスが回収され、反対側の蓄熱式バーナ
２１、２３、２５では低温域の排ガスが回収され、それ
ぞれ回収される熱量は次に行われる燃焼の燃焼量に対応
している。

【００２１】次の所定時間帯では、蓄熱式バーナ１２、
１４、１６、２１、２３、２５が燃焼状態に切り替えら
れ、蓄熱器を通り予熱された燃焼用空気によって燃料が
燃焼され、蓄熱式バーナ１１、１３、１５、２２、２
４、２６から排ガスを吸引して廃熱をそれらの蓄熱器に
回収し、これを次回の燃焼時に燃焼用空気の予熱に利用
する。そして、上記燃焼状態と熱回収状態がそれぞれの
蓄熱式バーナについて繰り返される。

【００２２】なお、隣接ペア方式の際の制御弁３３、３
４、４３、４４、５３、５４の開度は、例えば炉内に設
けた温度計から得られる情報に基づいて調節してもよい
し、予め実験によって制御弁３３、４３、５４の開度に
対する制御弁３４、４４、５４の開度の比率を定め、そ
れに基づいて調節してもよい。また、低温域の温度が上
昇し過ぎる場合には、蓄熱式バーナ２１〜２６をペアご
とに間引き運転してもよい。

【００２３】蓄熱式バーナ１１等を燃焼状態から熱回収
状態及びその逆に切り替える際の処理について、図１２
を参照して説明する。いま対向ペア方式が選択されてい
る場合、第１制御部１００の信号出力部１０１Ａ、１０
１Ｂ、１０２Ａ、１０２Ｂ…から出力された制御信号は
第２制御部２００の信号出力部１１０、２１０、２２
０、１２０…に出力される。これにより、所定時間（モ
ードI）、蓄熱式バーナ１１、２２等の空気切替弁と燃
料切替弁が開放され、排ガス切替弁が閉鎖される。ま
た、蓄熱式バーナ１２、２１等の空気切替弁と燃料切替
弁が閉鎖され、排ガス切替弁が開放される。次の所定時
間（モードII）、まずモードIからモードIIへの切替処
理が行われ、蓄熱式バーナ１１について燃料切替弁と空
気切替弁が順次閉鎖された後排ガス切替弁が閉鎖され、
この蓄熱式バーナ１１が排ガス排出状態に切り替わる。
次に、蓄熱式バーナ１１とペアを構成する蓄熱式バーナ
２１について、排ガス切替弁が閉鎖された後、空気切替
弁と燃料切替弁が順次開放され、この蓄熱式バーナ２１
が燃焼状態に切り替わる。蓄熱式バーナ１１、２１の切
替処理終了後、同様にしてまず蓄熱式バーナ２２が燃焼
状態から熱回収状態に切り替わり、その後蓄熱式バーナ
１２が熱回収状態から燃焼状態に切り替わる。その他の
ペアをなす蓄熱式バーナについても、図示する順序で逆
の状態に切り替わる。

【００２４】隣接ペア方式が選択されている場合、第１
制御部１００の信号出力部１０１Ａ、１０１Ｂ、１０２
Ａ、１０２Ｂ…から出力された制御信号は第２制御部２
００の信号出力部１１０、１２０、２２０、２１０…に
出力される。これにより、所定時間（モードI）、蓄熱
式バーナ１１、２２等の空気切替弁と燃料切替弁が開
き、排ガス切替弁が閉じる。また、蓄熱式バーナ１２、
２１等の空気切替弁と燃料切替弁が閉じ、排ガス切替弁
が開く。次の時間帯（モードII）では、まずモードIか
らモードIIへの切替処理が行われ、蓄熱式バーナ１１に
ついて燃料切替弁と空気切替弁が順次閉じた後排ガス切
替弁が閉じ、この蓄熱式バーナ１１が排ガス排出状態に
切り替わる。次に、蓄熱式バーナ１２について、排ガス
切替弁が閉じた後、空気切替弁と燃料切替弁が順次開
き、この蓄熱式バーナ１２が燃焼状態に切り替わる。続
いて、蓄熱式バーナ２２について燃料切替弁と空気切替
弁が順次閉じ、排ガス切替弁が閉じ、この蓄熱式バーナ
２２が熱回収状態に切り替わる。さらにその後、蓄熱式
バーナ２１について、排ガス切替弁が閉じた後、空気切
替弁と燃料切替弁が順次開き、この蓄熱式バーナ２１が
燃焼状態に切り替わる。その他のペアをなす蓄熱式バー
ナについても、図示する順序で逆の状態に切り替わる。

【００２５】このように、第１制御部１００は、選択さ
れている方式に拘わらず一定の周期で各出力信号部１０
１Ａ、１０１Ｂ〜１０６Ａ、１０６Ｂから制御信号を出
力し、第２制御部２００は選択されているペア方式に応
じて第１制御部１００から出力された切替制御信号を必
要な切替弁に出力する。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る蓄熱式バーナの切替燃焼システムでは、第２制御
部において対向した蓄熱式バーナ同士又は同一壁上で隣
接した蓄熱式バーナ同士をペアとして組み合わせ、第１
制御部から出力された一定の信号に基づいて第２制御部
で必要な蓄熱式バーナを燃焼状態と熱回収状態に切り替
えできる。したがって、第２制御部でペアを組み替える
だけで対向ペア方式又は隣接ペア方式に自由に設定し、
加熱する材料等の操炉条件に応じた炉内温度分布を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】対向ペア方式の説明図である。

【図２】図１のII−II線に沿った炉幅方向の温度分布
を示す図である。

【図３】図１に示す状態から特定の蓄熱式バーナを別
の状態に切り替えるときの燃焼状態を示す図である。

【図４】隣接ペア方式の説明図である。

【図５】図１に示す状態から特定の蓄熱式バーナを別
の状態に切り替えるときの燃焼状態を示す図である。

【図６】隣接ペア方式により短尺材料を加熱するとき
の火炎の状態を示す図である。

【図７】図６に示す状態から特定の蓄熱式バーナを別
の状態に切り替えるときの燃焼状態を示す図である。

【図８】各蓄熱式バーナに対する配管の接続図であ
る。

【図９】第１制御部と第２制御部の制御回路図であ
る。

【図１０】対向ペア方式の結線状態を示す図である。

【図１１】隣接ペア方式の結線状態を示す図である。

【図１２】実際の操炉状態を示すタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

１…炉、１０、２０…炉壁、１１〜１６、２１〜２６…
蓄熱式バーナ、１００…第１制御部、２００…第２制御
部、１１１、１２１…燃料切替弁、２１１、２２１…空
気切替弁、３１１、３２１…排ガス切替弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】材料搬送方向に沿った左右の側壁にそれ
ぞれ偶数の蓄熱式バーナを設けた連続加熱炉において、
所定の炉内温度を得るに必要な燃焼制御を行うために一
定の制御信号を出力する第１制御部と、操炉条件に応じ
て、一方の炉壁の蓄熱式バーナとこれに対向する他方の
炉壁の蓄熱式バーナとを組み合わせて複数のペアを構成
するか、又はそれぞれの炉壁の蓄熱式バーナ同士を組み
合わせて複数のペアを構成し、上記第１制御部からの制
御信号に基づいてそれぞれのペアの蓄熱式バーナを交互
に燃焼状態と熱回収状態とに切り替える第２制御部と、
を設けたことを特徴とする連続加熱炉における蓄熱式バ
ーナの燃焼システム。